Projekt 12124/01

Optoelektronische Methode der Blickregistrierung zur objektiven Bewertung der Demontagegerechtheit von Bauteilen und Produkten

Projektdurchführung

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
67653 Kaiserslautern

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Aufkommen an Elektro(nik)-Altgeräten wird in der EU für die Jahre 1998/99 auf 8 Mio. Mg geschätzt, wobei 90 % deponiert, verbrannt bzw. verwertet werden, ohne dass eine Schadstoffentfrachtung stattfindet. Bei der Verwertung dieser Geräte ergänzen sich heute die Bereiche der manuellen Demontage und die der verfahrenstechnischen Aufbereitung. Voraussetzung für ein ökologisch hochwertiges Recycling ist vielfach die Demontage, die jedoch erhebliche Kosten verursachen kann.
Zum einen hat das Vorhaben die Zielsetzung, ein Screening über die bei den Verwertern anfallenden Alt-Produkte zu erzeugen, anhand dem eine Bewertung der Produkte aus ökologischer und ökonomischer Sicht durchgeführt werden kann und eine Entscheidung getroffen werden kann, ob eine Demontage nötig bzw. sinnvoll ist. Zum anderen werden Demontageuntersuchungen sowohl im Labor als auch verstärkt bei Verwertern mit Hilfe einer Blickregistrierungskamera durchgeführt. Aus den Analysen dieser Untersuchungen werden Konstruktionskriterien für eine schnellere Demontage abgeleitet.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Teil des Projektes wird mit Hilfe von Umweltverträglichkeitsuntersuchungen die Einteilung der beim Verwerter anfallenden Produkte vorgenommen. Ausgehend von einer Musterzerlegung werden die Einzelfraktionen der Geräte bestimmt, ihre Umweltrelevanz untersucht und die bestehenden Verwertungsalternativen zusammengestellt. Diese Ergebnisse werden unter Betrachtung aller wirtschaftlichen und ökologischen Teilaspekte möglicher Gesamtentsorgungsalternativen wie z.B. Shredder, Verbrennung bzw. Deponierung gegenübergestellt.
Im zweiten Teil werden Demontageuntersuchungen mit Hilfe der Blickregistrierung durchgeführt, deren Analyse aufzeigt, welche Konstruktionskriterien eine einfache Erkennbarkeit der Baustruktur und der Verbindungselemente zulässt.


Ergebnisse und Diskussion

Die Untersuchungen zeigen, dass sich den Elektro(nik)-Geräten für die verschiedenen Verwertungs- und Entsorgungswege ökologische und ökonomische Kriterien zuordnen lassen. Nach den gesetzlichen Vorgaben, den Schadstoffgehalten und den ökonomischen Gewinnmöglichkeiten bewertet, ergibt sich ein Gesamtbild, das veranschaulicht, welche Geräte bzw. Fraktionen in welche Verwertungs- und Entsorgungswege geleitet werden sollen bzw. müssen. Die Unterteilung der Elektro(nik)-Geräte erfolgt in drei Klassen:
(a) Geräte-Fraktionen, die aus Gründen des Schadstoffgehaltes manuell demontiert werden müssen,
(b) Geräte-Fraktionen, die aus Gründen der umweltgefährdenden Stoffe in Verwertungsanlagen verarbeitet werden müssen und
(c) Geräte-Fraktionen, die (unter anderem auch) aus Gründen der Ökonomie manuell demontiert werden. In einer Öko-Bilanzierung konnte gezeigt werden, dass die vertiefte manuelle Demontage gegenüber der verfahrenstechnischen Aufbereitung der Produkte ökologische Vorteile erbringt. Z. B. sinkt bei vollständiger Demontage eines Notebooks der kumulierte Energieaufwand auf ca. 25 %, der Eco-Indikator 95 Wert auf ca. 31 % seines Anfangswertes.
Im zweiten Teil wurden die Grundlagen für die Untersuchungen mit der Blickregistrierungskamera geschaffen und ein breites Spektrum an Geräten untersucht und analysiert. Ein Ergebnis der Analyse ist, dass bei den untersuchten Produkten eine durchschnittliche anteilige Suchzeit an der Demontagezeit von ca. 30 % - bei einem Maximalwert von ca. 64 % - vorliegt.
Produktgruppenabhängige Bereiche der Handhabungs- und Suchzeiten lassen sich erkennen. Beispielsweise liegen die anteiligen Suchzeiten von Druckern im Bereich von 3 bis 34 %, die der untersuchten Monitore jedoch zwischen 16 und 64 %.
Ein Vergleich zwischen Produkte mit einem hohem Anteil an Schraubenverbindungen (ältere Produkte) und Produkten, die verstärkt Kunststoff-Schnappverbindungen beinhalten (neuere Produkte), zeigt, dass neuere Produkte durchschnittlich niedrigere Demontagezeiten, jedoch höhere anteilige Suchzeiten aufweisen. Dies führt zu der Aussage, dass bei neueren Konstruktionen, die einen hohen Anteil an Schnappverbindungen haben, ein großes Optimierungspotenzial bezüglich der Demontagezeiten vorliegt.
Allgemein kann gesagt werden, dass für alle untersuchten Elektro(nik)-Geräte vier gegenseitig abhängige Kriterien (a) einheitliche Demontagerichtung aus Sicht der Zerleger, (b) nicht verdeckte Verbindungsele-mente, (c) angepasste Größe der Verbindungselemente im Umfeld und (d) angepasster Kontrast der Verbindungselemente im Umfeld maßgeblichen Einfluss auf die erzielte Such- und Demontagezeit haben.
Als Dienstleistung können jetzt vom Lehrstuhl des RPE Demontageanalysen von Elektro(nik)-Geräten mit Hilfe der Blickregistrierung angeboten werden, die über die herkömmlich, von außen betrachteten Demontageuntersuchungen weit hinausgehen. Bei der Umsetzung der Ergebnisse sind - in Abhängigkeit des zuvor erreichten Konstruktionsstandes - Optimierungspotenziale bei der Demontagezeit von bis 30 % zu erwarten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

· Veröffentlichung und Posterausstellung auf dem Kolloquium zur Kreislaufwirtschaft und Demontage des Sonderforschungsbereiches 281 am 20. und 21. Januar 2000 in Berlin
· Vortrag und Veröffentlichung auf der VDI-Tagung Recyclingorientierte Entwicklung technischer Produkte 2000 am 15. und 16. November 2000 in Fellbach


Fazit

In diesem Projekt konnte durch eine Öko-Bilanzierung gezeigt werden, dass eine vertiefte Demontage ökologische Vorteile gegenüber der verfahrenstechnischen Aufbereitung beim Recycling von Elektronik-Geräten aufweist. Weiterhin wurde erstmals die Blickregistrierung bei der Demontage von Elektro(nik)-Geräten eingesetzt. Der Einsatz dieser Methode in diesem Bereich hat sich als effektiv erwiesen. Der Demontageanalyseprozess wurde soweit optimiert, dass er jetzt standardmäßig als Dienstleistung ange-boten werden kann. Bei der Umsetzung der mit der Blickregistrierung ermittelten Konstruktionskriterien lassen sich bei gleichen Demontagekosten deutliche ökologische Vorteile erzielen.
Für die Weiterführung des Projektes sind im nächsten Schritt entwicklungsbegleitende Untersuchungen notwendig, um die Ergebnisse zu bestätigen und umzusetzen.